JP2611709B2 - エアアシスト型燃料噴射装置 - Google Patents

エアアシスト型燃料噴射装置

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JP2611709B2
JP2611709B2 JP3205133A JP20513391A JP2611709B2 JP 2611709 B2 JP2611709 B2 JP 2611709B2 JP 3205133 A JP3205133 A JP 3205133A JP 20513391 A JP20513391 A JP 20513391A JP 2611709 B2 JP2611709 B2 JP 2611709B2
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M69/00Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
    • F02M69/04Injectors peculiar thereto
    • F02M69/047Injectors peculiar thereto injectors with air chambers, e.g. communicating with atmosphere for aerating the nozzles

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は所謂ロングノズルを用
いたエアアシスト型の燃料噴射装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】エアアシスト型内燃機関において燃料噴
射弁の噴口付近にアシストエアの供給口を有し、アシス
トエアの供給を受けた燃料を吸気ポート内に延びた細長
い空気燃料通路を介して導入するものが提案されている
(特願平3−141号参照)。燃料噴射弁による燃料噴
射の開始に先だってアシストエアの供給口から高速空気
がエアアシスト通路に導入され、かくして形成された高
速空気流中に燃料噴射弁からの燃料が噴射され、空気と
燃料とは空気燃料通路で混合された後吸気ポートに向け
て噴射される。ロングノズル中にエンジンの低温作動時
に空気燃料通路内の空気と燃料との混合物を加熱するヒ
ータが備えられている。このタイプの燃料噴射装置では
ロングノズルを吸気ポートにおける吸気弁の近くの位置
に開口させ、霧化のよい可燃混合気を吸気弁の近くに導
入することができる。吸気弁の近くの位置に霧化状態の
良好な混合気を導入することができるため、噴射時期を
吸気行程において選定したとしても燃焼室内での混合気
の良好な燃焼を実現することができる。通常の燃料噴射
装置では吸気行程の噴射では混合気の霧化が不十分であ
るため良好な燃焼を得ることができ難く、燃料噴射は吸
気行程の手前に行い、吸気ポート内に噴射した燃料を吸
気ポート内にしばらく滞留させて、燃焼室に導入に先だ
って混合の良好を図っているが、この場合噴射された燃
料のうち吸気ポート内面に付着する量が多くなる欠点が
あったが、上記ロングノズル型の燃料噴射装置は従来技
術のこの欠点の解消を図ったものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】アシストエアの供給口
と燃料噴射弁の噴口からの空気燃料通路が合流する部分
とロングノズルとの間にはロングノズル内に設置される
ヒータからの熱が燃料噴射弁側に伝達されないように遮
断する断熱部材が配置されている。ところが、この従来
構造ではヒータからの熱はエアアシスト供給口と空気燃
料通路との合流点に対して遮断され、合流部での空気と
燃料との混合気の霧化効率が悪化する。
【0004】この発明はエアアシスト供給口と燃料噴射
弁の噴口からの燃料との合流部における霧化の向上を図
ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明によれば、燃料
噴射弁の噴口が臨む空気燃料通路に空気制御弁からのア
シストエア供給口を開口させ、その開口部の下流はヒー
タを備えたロングノズル内に形成される空気燃料通路に
連通され、燃料噴射弁とロングノズルとを熱的に遮断す
る断熱部材を有したエアアシスト型燃料噴射装置におい
て、前記断熱部材は燃料噴射弁の噴口と、アシストエア
供給口と空気燃料通路との合流部との間に位置され、合
流部とヒータとの間には断熱部材は存在しないことを特
徴とするエアアシスト型燃料噴射装置が提供される。
【0006】
【作用】アシストエア供給口と空気燃料通路との合流部
は断熱部材の下流に位置しており、かつ合流部とヒータ
との間には断熱部材は存在しないため、アシストエア供
給口と合流部との間の断熱部材による断熱作用によりヒ
ータからの熱は効率的に合流部は伝達され、合流部での
燃料の加温・霧化を促進することができる。
【0007】
【実施例】図1及び図2において、10はシリンダヘッ
ド、11はシリンダブロック、12は吸気マニホルド、
14はシリンダボア、15はピストン、16は吸気弁、
18は排気弁である。この実施例ではエンジンは吸気弁
16と排気弁18とはそれぞれ2個づつ設けられた所謂
4バルブ型である。シリンダヘッド10は各吸気弁16
への吸気ポート20、各排気弁18からの排気ポート2
2を形成している。吸気ポート20は吸気マニホルド1
2に接続される。23はディストリビュータである。
【0008】24はエアクリーナであリ、エアクリーナ
24からの空気はエアーフローメータ26にて計量さ
れ、スロットル弁28を介して吸気管(矢印にて略示し
ている)30を経て吸気マニホルド12に導入される。
31はスロットル弁28を迂回するバイパス通路32に
設けられるアイドルスピード制御弁(ISC弁)であ
り、周知のようにアイドル運転時に所定エンジン回転数
を得るものである。
【0009】燃料噴射弁34と空気制御弁36は共通の
取り付け本体38によって吸気マニホルド12の取り付
け部12aに取り付けられている。図3において燃料噴
射弁34はノズル本体40を具備し、ハウジング44の
かしめ部44aによって、ノズル本体40はハウジング
44に連結されている。ノズル本体40にニードル46
が配置され、スプリング48はノズル本体40の先端の
燃料噴口50を閉鎖するべくニードル46を付勢してい
る。磁性体にて作られたコア51はニードル46に連結
され、ソレノイド52がコア51の軸線の回りに配置さ
れ、ソレノイド52を選択的に通電することによって燃
料噴射を制御することができる。ハウジング44の上端
に燃料受け口54が固定され、デリバリパイプ90(図
1,4)からの燃料が燃料噴射弁34に供給される。5
6はフィルタである。
【0010】空気制御弁36は下端に空気ノズル58を
具備し、上端に空気受け口60を備える。空気受け口6
0はデリバリパイプ90に接続され、空気ポンプ100
からの空気が導入される。その他の詳細構成は図示しな
いが、空気ノズルからの空気噴射を制御するためのソレ
ノイドを具備している。ロングノズル68は後述の断熱
部材69を介して、燃料噴射弁34と直列に、取り付け
本体38の孔62内に挿入配置される。ロングノズル6
8を軸線方向に貫通する空気燃料通路74が形成され、
その上端部は噴射燃料通路72を形成し、同通路72は
燃料噴射弁34の噴口を臨んでいる。ロングノズル68
の外周上端はその外径が下端部外周より幾分小さくなっ
ていると共に、その外周に円周方向に延びる横断面形状
がV型の溝76を形成し、この溝76は孔62の内周と
で環状アシストエア室78を形成し、このアシストエア
室78は取り付け本体38内に形成される斜め通路80
を介して空気ノズル58に接続される。アシストエア室
78はロングノズル68に形成されるアシストエア供給
通路としての傾斜孔81を介して空気燃料通路74に開
口し、噴射燃料通路72からの燃料に対してエアアシス
トが行われる。ロングノズル68の外周にPTCヒータ
82が配置され、空気燃料孔74を通過する空気−燃料
混合物の加熱を行う。ヒータ82は電極84を介して、
電源に接続される。図2及び図3に示すようにロングノ
ズル68は吸気ポート20に向って延設され、ロングノ
ズル68の先端は二つの吸気ポート20を分離する隔壁
88の付近に位置し、夫々の吸気ポート20に向かう二
股の出口68-1を形成している。
【0011】図1,4において、90は空気と燃料との
共用のデリバリパイプであり、燃料デリバリ通路92
と、空気デリバリ通路94とを有し、燃料デリバリ通路
92は各気筒の燃料噴射弁34の燃料受け口54が挿入
される孔96に接続され、空気デリバリ通路94は各気
筒の空気制御弁36の空気受け口60が挿入される孔9
8に接続される。燃料デリバリ通路92は一端が閉鎖さ
れ、他端は図示しない燃料噴射ポンプを介して図示しな
い燃料タンクに接続され、燃料タンクからの燃料は燃料
噴射ポンプによって燃料デリバリ通路92を介して各気
筒の燃料噴射弁34に供給される。空気デリバリ通路9
4は一端が閉鎖され、他端はエアポンプ100を介して
エアーフローメータ26の下流でスロットル弁28の上
流の吸気管に接続される。エアポンプ100は例えば内
燃機関のクランク軸の回転によって駆動される機械駆動
式ポンプであり、吸気管からバイパスされた空気を空気
デリバリ通路94を介して各気筒の空気制御弁36に導
入する。
【0012】圧力制御弁102は空気デリバリ通路94
に導入される空気の圧力を一定に制御するものであり、
ダイヤフラム104と、スプリング106と、戻り通路
108とを備える。空気ポンプ100からの吐出空気圧
力が所定値より大きくなると圧力制御弁102はスプリ
ング106に抗して開弁され、一部の空気は戻り通路1
08を介して、エアーフローメータ26の下流の吸気管
に戻される。その結果、圧力が下がると、スプリング1
06は圧力制御弁102を閉弁させ、このような作動の
繰り返しにより空気デリバリ通路94への空気圧力が一
定に制御される。
【0013】制御回路110は燃料噴射弁34及び空気
制御弁36の作動制御を行うものでマイクロコンピュー
タシステムとして構成される。制御回路110はその他
のエンジン制御も行い、例えば、ISC弁31の作動制
御を行うようにすることができる。制御回路110には
各種のセンサに接続され、各種のエンジン状態信号が入
力される。エアーフローメータ26からは空気ポンプ1
00からエアアシスト用に取り出される空気も含めて機
関に導入される空気の全量Qが検知される。ディストリ
ビュータ23にクランク角度センサ114,116が設
けられ、第1のクランク角度センサ114は、基準信号
となるクランク軸の720゜(即ち、エンジン1サイク
ル)毎のパルス信号を発生し、第2のクランク角度セン
サ116はクランク軸の30゜毎にパルス信号を発生
し、燃料噴射の開始タイミングとなると共に、そのパル
ス間の間隔による周知のようにエンジン回転数を知るの
に使用される。水温センサ120はエンジンの冷却水ジ
ャケット内の冷却水の温度TWを知るのに使用され、吸入
空気温度センサ122は吸入空気の温度Taを知るのに使
用される。制御回路110はこれらのセンサよりプログ
ラムに従って、燃料噴射弁34及び空気制御弁36の作
動信号を形成する。また、ISC弁31などの他のエン
ジン制御装置の作動の制御を行う。制御回路110はイ
グニッションキースイッチ130を介してバッテリ13
2より給電される。
【0014】空気制御弁36は燃料噴射弁34に先だっ
て開弁され、吸気管より分岐された空気は空気ポンプ1
00より空気デリバリ通路94を経て、空気制御弁36
の空気ノズル58より傾斜通路80を介してアシストエ
ア室78に導入され、エアアシスト室78より傾斜孔8
1を経て空気燃料通路74に導入され、吸気ポート20
に向け噴出される。このようにしてアシストエアの流れ
が形成された時点で燃料噴射弁34の開弁が行われ、ニ
ードル46がリフトすることで噴口50から燃料が噴射
燃料通路72に噴射され、噴射された燃料は空気燃料通
路74既に形成されているアシストエアの流れに乗って
よく微粒化された状態で吸気ポート20に噴出される。
計算された量の燃料が噴射されるた後も空気燃料通路に
残留する燃料の掃気のため、しばらくはアシストエアの
導入は継続される。燃料噴射はエンジンの吸気行程に行
われ、吸気ポート壁面への燃料の付着がなく、かつよく
微粒化されているためシリンダボア内に形成されるたて
スワールにより吸気行程の噴射でも良好な混合状態を得
ることができる。
【0015】エンジンの低温時には制御回路110より
ヒータ82を通電すべき信号が出力され、空気と燃料と
の混合性を向上し、低温時の燃焼性を維持することがで
きる。この発明によれば、図5にその要部を拡大して示
すようにヒータ82からの熱を燃料噴射弁34に対して
遮断する断熱部材69は燃料噴射弁34の下端とロング
ノズル68の上端との間に配置され、空気制御弁36か
らの空気の供給口である傾斜通路81が空気燃料通路7
4と合流する部分Pの上流に断熱部材69は位置してい
る。換言すれば、アシストエアと燃料との合流部Pが断
熱部材69の下流に位置しているため、ヒータ82から
の熱は合流部Pに遮断されることがなく伝達するのが許
容され、ヒータ82からの熱を合流部での燃料の霧化に
有効活用することができ、燃料の微粒化を促進すること
ができる。
【0016】図6は従来技術の構造であるが、この場合
アシストエア供給口181からのアシストエアを受ける
噴射燃料通路172は断熱部材169の上流の別体のア
ダプタ171内に形成されていた。そのため、ロングノ
ズル168内のヒータ182からの熱がアシストエアと
燃料との合流部P´に対して遮断され、ヒータ182の
熱をアシストエアと燃料との合流部P´での燃料の微粒
化に効率的に活用することはできなかったがこの発明は
この問題点を解決するものである。
【0017】
【発明の効果】この発明によれば、燃料噴射弁とロング
ノズル内のヒータとの断熱を行う断熱部材をアシストエ
アと燃料との合流部の上流に位置させ、かつ合流部とヒ
ータとの間には断熱部材を存在させないことで、ロング
ノズル内のヒータの熱をアシストエアの燃料との合流部
の加温に有効に活用することができ、燃料の霧化性能を
向上することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は実施例の内燃機関の全体概略図である。
【図2】図2は図1の内燃機関の燃焼室部分の縦断面図
である。
【図3】図3は燃料噴射弁及び空気制御弁を断面図であ
る。
【図4】図4は燃料及び空気デリバリパイプの断面図で
ある。
【図5】図5は図3の部分的拡大図でありであり、アシ
ストエア供給口と空気燃料通路との合流部と断熱部材と
の位置関係を説明する。
【図6】図6は図5と類似するが従来技術における同様
な図を示す。
【符号の説明】
10…シリンダヘッド 12…吸気マニホルド 16…吸気弁 18…排気弁 20…吸気ポート 26…エアフローメータ 28…スロットル弁 31…ISC 弁 34…燃料噴射弁 36…空気制御弁 38…取付本体 40…ノズル本体 50…燃料噴口 52…ソレノイド 68…ロングノズル 69…断熱部材 72…噴射燃料通路 74…空気燃料孔 78…エアアシスト室 81…アシストエア供給口 82…ヒータ 90…デリバリパイプ 100…エアポンプ 102…圧力制御弁

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料噴射弁の噴口が臨む空気燃料通路に
    空気制御弁からのアシストエア供給口を開口させ、その
    開口部の下流はヒータを備えたロングノズル内に形成さ
    れる空気燃料通路に連通され、燃料噴射弁とロングノズ
    ルとを熱的に遮断する断熱部材を有したエアアシスト型
    燃料噴射装置において、前記断熱部材は燃料噴射弁の噴
    口と、アシストエア供給口と空気燃料通路との合流部と
    の間に位置され、合流部とヒータとの間には断熱部材は
    存在しないことを特徴とするエアアシスト型燃料噴射装
    置。
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